QUÍMICA GENERAL Y TECNOLÓGICA – 2010

TRBAJO PRÁCTICO N°5: pH Objetivo: Determinar el pH de soluciones ácidas y básicas de concentraciones diferentes. Fundamentos Teóricos: La mayoría de las reacciones químicas ocurren en solución acuosa o medio acuoso (el agua actúa como disolvente), por eso es de gran importancia comprender los equilibrios ácidos-bases que ocurren en este medio y el primer equilibrio que se debe considerar es la autoionización del agua, a cuya reacción le corresponde una constante de equilibrio que está en el orden de . [

H+ + HO¯

H2O

][ [

] ]

La concentración del agua pura es constante ([H2O] = 55,5M) porque su disociación o ionización es muy baja, por lo que la ecuación anterior puede expresarse de la siguiente manera: [

]

[

] [

]

El primer miembro, al ser un producto entre dos constantes, es una nueva constante representada con Kw y cuyo valor, a 25 ºC y 1 atm, es: [

] [

]

producto iónico

del agua

Como se observa en la reacción de ionización del agua, cada mol de agua que se disocia genera un mol de ión H+ (protón) y un mol de ión HO¯ (oxhidrilo), por lo que las concentraciones de ambos iones (en agua pura) serán iguales. [

]

[ [ [

] ]

[

] [

]

]

⁄

√ ⁄ ⁄

Para evitar trabajar con exponenciales negativos, Sörensen introduce el concepto de potencial de hidrógeno o pH aplicando logaritmo decimal negativo a la ecuación del producto iónico del agua: 32

([

][

])

por propiedades logarítmicas: ( ( donde:

[ [

[

-

]) ])

( (

[ [

]) ])

(

)

] [

]

por lo tanto:

Observamos entonces que en el agua pura tendremos: -

solución neutra

Si agregamos un ácido al agua, aumentará la concentración de H+, pero como el producto iónico del agua es constante, deberá disminuir la concentración de HO–. Es decir que la [ ] ] y que la [ , por lo que: solución ácida De la misma manera, si agregamos una base al agua la concentración de HO– aumenta y para mantener el producto constante, disminuirá la concentración de H+. Es decir que la [ ] y que la [ ] , por lo que: solución básica o alcalina

1 |

7 | ácido

14 |

rango de pH

neutro básico

En conclusión, a medida que aumenta la acidez de una solución, el pH disminuye y a medida que aumenta la alcalinidad el pH aumenta. Además, si aumenta la cantidad de agua (solvente) provoca una dilución de la solución ácida con disminución de la concentración de 33

H+ y consiguiente disminución de la acidez (aumento del pH); de la misma forma, la dilución de una solución básica provoca la disminución de la alcalinidad (disminución del pH).

Técnica Operatoria: Materiales a utilizar: # Gradilla con 5 tubos de ensayo # Vaso de precipitado # Varilla de vidrio # Probeta # Pipeta # Papel universal (medidor de pH) # Solución de [HCl] = 0,1 N # Solución de [NaOH] = 0,1 N # Agua destilada ► Enumerar 5 tubos de ensayo limpios del I al V.

► Identificar 2 vasos de precipitado limpios con las letras A y B, los cuales utilizaremos para diluir las soluciones patrones de HCl y de NaOH.

► Tomar de la solución de HCl 0,1N una pequeña porción y colocarla en el tubo I. De la misma solución de ácido medir 1 ml (con pipeta) y colocarlo en el vaso A para realizar la dilución deseada. ► Llevar a 100 ml con agua destilada la solución del vaso A, tomar una porción y colocarla en el tubo II. ► Cargar en el tubo III unos ml de agua destilada. 34

► Cargar en el tubo V una porción de la solución de NaOH 0,1N y medir 1 ml para diluirla en el vaso B llevando el contenido a 100 ml con agua destilada. ► Tomar unos ml de la última dilución y cargarlos en el tubo IV. ► Una vez cargados los 5 tubos con las distintas soluciones indicadas anteriormente, se procede a determinar el pH de cada una de ellas. Para esto usamos un papel indicador de pH, llamado papel universal, ya que determina a través de una gama de colores todo el rango de pH (1 a 14). Resumiendo: Tubo I: ácido sin diluir Tubo II: ácido diluido al 100 Tubo III: agua destilada Tubo IV: base diluida al 100 Tubo V: base sin diluir ► Con una varilla de vidrio tomamos unas gotas de la solución contenida en el tubo I y mojamos el papel indicador, observando el color que toma el mismo y comparándolo con la escala que provee, se determina el pH de la solución.

► El paso anterior repetir con las soluciones de cada tubo, teniendo la precaución de lavar bien la varilla entre las distintas determinaciones. NOTA: ● Para evitar contaminación entre las soluciones, lavar bien con agua destilada las pipetas utilizadas entre una medición y otra. ● El volumen de agua destilada necesario para diluir las soluciones en los vasos deberá ser medido con probeta (material volumétrico).

Informe a Presentar: 1) Concentración de las soluciones de HCl y NaOH contenidas en los vasos A y B con los cálculos realizados para determinarlas. 2) Completar el siguiente cuadro (adjuntando los cálculos que fueron necesarios para completarlo): 35

Tubo 1 2 3 4 5 6 7

pH

[H+]

3) Conclusiones.

36

[HO–]